Нобелови лауреати – 1959 година

Емилио Сегре (Emilio Segrè)

1 февруари 1905 г. – 22 април 1989 г.

Нобелова награда за физика (заедно с Оуен Чембърлейн)

(За откриването на антипротона.)

Италианско-американският физик Емилио Джино Сегре е роден в Тиволи, малко градче близо до Рим, и е един от тримата синове на промишленика Джузепе Сегре и Амелия (Тревес) Сегре. Емилио учи първо в началното училище в Тиволи, а средно образование завършва в римския лицей в Мамиани през 1922 г. Преди да се заеме с физика, интерес към която проявява още от детството си, Сегре учи пет години в инженерния факултет на Римския университет. Преминаването му към специализация по физика става отчасти под влиянието на преподаващия по това време във физическия факултет Енрико Ферми. Сегре и Ферми стават близки приятели и колеги, а докторската дисертация на Сегре по физика (1928 г.) е защитена успешно под ръководството на Ферми.

След завършването на университета Сегре служи срочна военна служба в италианската армия като артилерийски офицер, после се връща в Римския университет на длъжността инструктор по физика. Получаването на стипендия от Рокфелеровия фонд му позволява да работи с Ото Щерн в Хамбург и Питер Зееман в Амстердам. След което Сегре става адюнкт-професор в катедрата на Ферми.

Първоначално, още преди службата си в армията, Сегре се занимава с атомната спектроскопия, молекулярните снопове и рентгеновото излъчване. Той прави важни изследвания в областта на спектроскопията на забранените линии и на ефектите на Зееман и Щарк. Ефект на Зееман се нарича разделението на линиите във външно магнитно поле на няколко компонента. При ефекта на Щарк разделянето на линиите става под въздействието на електрическо поле.

По-късно Сегре започва да се интересува от ядрена физика. Заедно с Ферми и други свои колеги той става първооткривател в областта на неутронната физика. Групата на Ферми облъчва с неутрони много различни материали. През 1935 г. учените регистрират бавни неутрони, чиято скорост намалява при сблъсъка им с леки ядра. По-късно бавните неутрони започват да играят важна роля при производството на ядрена енергия: ядрата-мишени улавят бавните неутрони с по-голяма вероятност от бързите неутрони и с по-голяма вероятност претърпяват ядрени реакции.

През 1936 г. Сегре е назначен за декан на физическия факултет в университета в Палермо. През същата година посещава за първи път Съединените щати, където работи с циклотрона на Калифорнийския университет в Бъркли. Известно време се опитва да намери неоткрития елемент с атомен номер 43 (43 протона в ядрото) – бяло петно в периодичната система между молибдена (42) и рутения (44). В Бъркли Ърнест О. Лорънс дава на Сегре образец от молибден, облъчен с деутрони (водородни ядра с един неутрон, добавен към протона). След връщането си в Италия Сегре и неговите колеги подлагат образеца на прецизен химически анализ. Работата им се увенчава с успех: успяват да идентифицират следи от елемент с атомен номер 43. Сегре го нарича технеций от гръцката дума technetos (изкуствен), защото това е първият елемент, получен по изкуствен начин. Технецият, който се оказва ценен лечебен препарат в медицината, не се среща в естествен вид на Земята, но е открит чрез спектроскопични методи във звездите.

Второто си посещение в Бъркли Сегре прави през 1938 г. В сътрудничество с Дейл Р. Корсън и К. Р. Макензи той синтезира изкуствен елемент с атомен номер 85 (с което запълва още една празнина в периодичната система на елементите), който получава името астатий. През 1940 г. Сегре заедно с Глен Т. Сиборг и други сътрудници открива плутоний-239 (с атомен номер 94).

През лятото на 1938 г. италианското правителства приема антисемитски закони за гражданските права и Сегре, евреин по националност и отдавнашен противник на режима, решава да остане в Съединените щати. Като асистент-изследовател в радиационната лаборатория в Бъркли той продължава изследванията си върху изкуствената радиоактивност и ядрения изоморфизъм (съществуването на ядра с един и същ брой протони и неутрони, но намиращи се в различни енергетични съединения и затова притежаващи различни ядрени свойства). Работейки със Сиборг, Сегре разработва химически метод за разделяне на ядрените изомери. През 1944 г. получава американско гражданство.

Откриването на плутоний-239 води до непредвидими последици, защото новият елемент се оказва делящ се. От 1944 г. нататък са синтезирани големи количества плутоний. Именно плутоният става главен източник на енергията в атомната бомба, хвърлена през август 1945 г. над Нагасаки (Япония). След войната, по време на която е ръководител на група в лосаламоската лаборатория на Манхатънския проект (изцяло секретна организация, чиято задача е създаването на атомна бомба), Сегре се връща в Бъркли като пълен (действителен) професор. Следващите му изследвания върху физиката на елементарните частици, които прави с присъщия му размах, му спечелват заслужената репутация на един от новаторите в съвременната физика както в областта на теорията, така и в областта на експеримента.

В началото на 50-те година Сегре започва сътрудничество с Оуен Чембърлейн, опитвайки се да получи и установи новата частица антипротон, съществуването на която е предсказано теоретически (антипротонът е отрицателно зареден аналог на положително заредения протон, притежаващ и други противоположни свойства). Преди над двадесет години Пол Дирак, като се опира на математическата симетрия на релативистката квантова теория, предсказва съществуването на позитрона – положително зареден аналог на добре известния електрон. През 1932 г. Карл Д. Андерсън съобщава за откриването на тази частица в космическите лъчи – високоенергетично излъчване от извънземни източници. Откритието на Андерсън стимулира търсенето на други античастици. Използвайки предназначени за съответна енергия ускорители, физиците откриват, че мезонът (частица с маса, междинна между масата на електрона и протона) има аналог – антимезон. Но енергията на действащите ускорители се оказва недостатъчна за създаването на антипротон.

Подобни енергии стават достъпни след изграждането на беватрона в Бъркли. Беватронът е проектиран отчасти за експерименти с антипротони. Сегре, Чембърлейн и техните колеги, използвайки беватрона, ускоряват протони до енергия от 6,2 милиарда електрон-волта и ги насочват към медни атоми. Както твърди теорията, при тази енергия трябва да се появят антипротони. Физиците очакват, че антипротоните ще се появяват сравнително рядко, ще са много краткотрайни (защото почти веднага ще се сблъскват с протони и ще анихилират) и установяването им сред голямото количество от други субатомни частици, появяващи се при високоенергетичните сблъсъци, ще бъде извънредно трудно.

Значително достижение на Сегре, Чембърлейн и техните сътрудници е разработката на остроумен метод за откриване и безпогрешна идентификация на частици, изплъзващи се преди това от изследователите. Експериментаторите използват сложна система от магнити и фокусиращи магнитни устройства за отделяне на частиците с маса, предсказана от теорията, отрицателен заряд и определена скорост. Електронни броячи и таймери позволяват да се хронометрира изминаването от частиците на предварително определено разстояние. Накрая фотоемулсия позволява да се фиксира анихилацията на протона и антипротона за крайно потвърждение. За да се предотвратят грешни резултати, експериментаторите използват и други средства.

Като натрупват достатъчно количество убедителни данни, учените обявяват през 1955 г. за експериментално потвърждение на съществуването на антипротоните. Експериментът също така показва, че антипротоните се появяват не отделно, а в двойка протон-антипротон (както позитроните се появяват в двойка електрон-позитрон).

След получаването на Нобеловата награда Сегре продължава своите изследвания по физика на елементарните частици в Бъркли до своята оставка през 1972 г. Две години по-късно е назначен за професор по ядрена физика в Римския университет, а през 1975 г. става почетен професор в същия университет.

През 1936 г. Сегре се жени за Елфрида Спиро. Съпрузите имат три деца: син и две дъщери. Съпругата на Сегре умира през 1970 г. Две години по-късно той се жени отново. Сегре е талантлив популяризатор на физиката, издава биографичното изследване „Енрико Ферми, физикът“ („Enrico Fermi, Physicist“, 1970 г.) и други книги. Той е страстен риболовец и алпинист.

Сегре е удостоен с медала Август Вилхелм фон Хофман на Германското физическо дружество (1958 г.) и наградата Станислав Каницаро на Италианската национална академия на науките (1958 г.), а също така и с други награди. Член е на американската Национална академия на науките, на Италианската национална академия на науките, на Американското философско дружество, на Американското и Италианското физическо дружество, на американската академия на науките и изкуствата, на Индийската академия на науката, на Хайделбергската академия на науките, на Уругвайското научно дружество и на Националната академия на науките на Перу. Присвоени са му почетни научни степени от университетите в Палермо, Сан Марко (Лима) и Тел Авив.

Превод от руски: Павел Б. Николов